海上风电机组导管架基础水下灌浆技术应用分析
浅谈海上风电机组基础灌浆技术应用与展望
浅谈海上风电机组基础灌浆技术应用与展望作者：孙永明来源：《中国科技博览》2019年第06期[摘要]海上风电机组基础灌浆是影响海上风力发电的一项重要的技术，由于风电机组设备长期载荷的作用，使得海上风电设备的灌浆在灌浆材料和连接类型，以及受力点等方面与普通的的常规海洋工程是不一样的。
海上风电机的基础灌浆技术具有抗疲劳、抗离析、高早强的优良特点，本文就是对于海上风电机组的灌浆材料进行论述，对其要求进行了详细的介绍，并对单桩基础和导管基础在海上发电的工程应用和发展进行了介绍，最后简单叙述了对灌浆的危害并进行检测和修复，也对海上风电的灌浆技术的未来进行展望。
[关键词]海上风电机组；基础灌浆技术；应用与展望中图分类号：J62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0225-01一、对于海上风电机组基础灌浆技术的概述海上风电机组最早开始于欧洲，并在瑞典安装了世界上第一台单机容量的海上风电机组。
紧接着，在丹麦建立了世界上第一座商业海上风电场。
自从海上风电技术开始迅速发展，也是在对海上风电组的电机容量的不断提高，其基础类型也在不断改进，并涌现出一些新型的基础型和混合型。
海上风电机组的基础型是根据结构型进行安装的，它的类型有桩柱型，重力型，吸力型和悬浮型。
其中，桩柱型是最为基础和常用的，分别为：基础型，单桩型，多桩型，高桩型。
目前来说，欧洲的海上风电场的风电机组基础是与桩柱灌浆进行连接的，一方面是减少焊接带来劳作中的疲劳，另一方面就是可以起到调节平衡的作用。
对于海上灌浆连接来说，最早是应用于连接石油的平台和桩柱，其工艺有将近40多年的历史。
与现在的海洋石油灌浆平台进行对比，无论在材料上，还是受力机理上，海上风电机组都有着自身的特点，这也是因为基础的风机设备导致的[1]。
二、对于灌浆材料的总结灌浆材料是根据灌浆连接和设计要求进行分析，其中，可以选择普通的水泥浆和高强度的水泥浆材料。
普通的水泥浆材料价格较为低廉，材料也容易得到，在海洋石油工程中也可以得到较为广泛的应用，但是普通的水泥浆的收缩性，抗压能力，粘结强度就会较差。
海上风电场工程基础结构灌浆连接技术规程_概述及解释说明
海上风电场工程基础结构灌浆连接技术规程概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在对海上风电场工程基础结构灌浆连接技术规程进行概述和解释说明。
随着可再生能源的迅速发展，海上风电场工程作为清洁能源的重要组成部分，得到了广泛关注。
而在海上风电场的建设中，基础结构的稳固连接是确保风机安全运行和延长寿命的关键环节。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分。
首先在引言部分对文章内容进行简要介绍。
第二部分概述海上风电场基础结构，并对灌浆连接技术进行简单介绍。
接下来第三部分对海上风电场工程基础结构灌浆连接技术规程进行详细解释说明，包括灌浆材料选择与性能要求、连接方式和工艺流程以及施工质量控制与检验要求。
第四部分是总结和展望，总结文章的主要内容并展望未来该领域的发展趋势。
最后一个部分是参考文献，列出本文所引用的相关资料。
1.3 目的本文旨在提供一份清晰明确且全面的海上风电场工程基础结构灌浆连接技术规程概述，帮助读者更加深入了解这一重要领域的相关知识。
通过对灌浆连接技术规程进行详细解释说明，读者可以了解到灌浆材料选择与性能要求、连接方式和工艺流程以及施工质量控制与检验要求等方面的具体内容。
同时，通过总结和展望部分，读者可以对未来海上风电场工程基础结构灌浆连接技术的发展趋势有一定的了解。
通过本文的阅读，读者将能够更好地理解和应用海上风电场工程基础结构灌浆连接技术规程，并为相关领域的研究和实践提供参考。
2. 海上风电场工程基础结构灌浆连接技术规程概述2.1 海上风电场基础结构概述海上风电场是指将风力发电机组安装在海洋中的固定或浮动式平台上，利用海洋中的风能来发电。
为了确保海上风电场的稳定性和可靠性，需要建立合适的基础结构。
海上风电场的基础结构通常包括桩基和桩帽两个主要部分。
桩基是通过钢管桩或混凝土滨海墙将发电机组固定在海床上，而桩帽则与桩基相连，支撑起发电机组。
2.2 灌浆连接技术简介灌浆连接技术是在海上风电场工程中用于固定和加固桩帽与桩基之间连接的一种关键技术。
海上风机桩基础与导管架的灌浆连接
术要求 ，但 将导管架腿柱 与桩 基础的灌浆连接应用 在海上 风电场建设 中，需要充分考虑海上风机承受 较大 的水平 荷载 ，连接段 承受弯矩较大 ，对灌浆连 接 的质 量和 作用效果提 出了采 用剪切键的灌浆连接 方式 。 与采用普通管连接方式在力学计算 中相 比较 ， 设置剪切键 的模 型其承载能力得到了 ２倍 以上 的提
抗 压 能 力 、收 缩 性 能 都 极 其 良好 ，但 价 格 昂贵 ， 不
递给桩基 。另外 由于钢 管 内管壁并不平整 ，也会 造 成 部 分 竖 向 摩擦 力 产 生 于 结 石 体 与 管 壁 接 触 面 上 ，
且 随着 钢 管 直径 增 加 ， 摩 擦 力 会 相 对 降低 。 实 际 运 用 中 ，所 使 用 的 钢 管 桩 其 直 径 大 ，并 不 考 虑 这 部 分
城市 建筑 Ｉ 地基・ 基础 ｌ Ｕ Ｒ Ｂ Ａ Ｎ Ｉ Ｓ Ｍ Ａ Ｎ Ｄ ＡＲ Ｃ Ｈ Ｉ Ｔ Ｅ Ｃ Ｔ Ｕ Ｒ Ｅ Ｉ Ｓ Ｕ Ｂ Ｇ Ｒ Ａ Ｄ Ｅ ・ Ｆ Ｏ Ｕ Ｎ Ｄ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
海上风机桩基础与导管架的灌浆连接
■ 林 晓 强
【 摘 要】随着环 保意识 的提 高，且考虑到经济 效益 问题 ，
以上 ；有早强 、高强的特点 ，无 收缩现象 ；考虑经 济 问题 ，其 价 格 适 中 ， 加 工 简 单 方 便 。 而 普 通 水 泥 灌浆 的原材料虽然 容易得到 ，价格 较高强灌浆料相 对便 宜 ，但其容 易收缩，粘结能 力与抗压能力相对 较低 也不适合作 为连接材料 。环 氧胶 泥粘结能力 、
矩 和 剪 力 形 式通 过 连 接 段 处 表 现 的压 力 、摩 擦 力 传
一
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
、
风电机组基础灌浆技术分析
风电机组基础灌浆技术分析摘要：经济的发展伴随而来的是水利工程建设的快速发展，作为基础设施及民生大计建设工程的重要组成部分，灌浆技术的施工质量对于水电站风电机组的基础工程建设的整体质量发挥着越来越重要作用。
但由于海水水文环境比较复杂，可操作性不强，因此水下灌浆作业难度高，需要引起足够的重视，才能确保工程质量。
因此，本文对先打桩导管架基础风电机组基础灌浆技术分析，以期为同类工程提供参考。
关键词：水电站；土石坝；混凝土防渗墙；施工技术1引言风电机组基础混凝土灌浆施工是一项相对庞大的工程，施工质量受多种因素、多个环节的共同影响，由于水利工程施工单位数量的不断增加，竞争压力和质量要求也越来越高，因此在施工过程中，相关施工人员和监理人员应熟练掌握地下基础灌浆的施工技术，严格控制工序和质量，更多地运用新工艺、新方法、新技术，避免渗漏或裂缝、坍塌问题，对于提高水电站风电机组的施工质量，确保水利工程的稳定与安全具有重要的意义。
2风电机组导管架概述导管架是一种重量轻、灵活性好，对海床地质条件适应能力较强且满足较深海域的水上风电基础，在我国（如江苏如东潮间带风电场）及发达国家海上风电场已经得到了较多应用。
水深较深的海域，通常选择水下灌浆的方法。
除风作用之外，海水的波浪等推动力借助导管架结构经砼传输至钢管桩，然后，钢管桩将载荷传输至海床。
发电机组平台中，导管架（腿柱）既要承受整个平台的重量，又要承受各种外界因素造成的交变应力，因此是一个关键性的部位。
在导管架结构中，连接多向管件的接头称为管节点。
导管架基础构造以及钢管桩相互之间的连接通常依靠灌浆施工，由于波浪、海流等水文环境较为复杂，因此导管架的安全性与稳定性与灌浆质量息息相关，需要合理设施，仔细谋划，从而避免引起风电场建设项目的滞后。
3风电机组导管架基础构造导管架基础主体为空间钢结构，材料均为钢制，且框架为对称结构。
主体结构包括过渡段、导管架两部分组成。
主简体、主斜撑、平台甲板等结构构成了过渡段的主要结构。
海上风电导管架用水泥基灌浆料及其应用
专利名称：海上风电导管架用水泥基灌浆料及其应用专利类型：发明专利
发明人：夏中升,刘建忠,沙建芳,郭飞,徐海源,吴洲
申请号：CN202010710498.6
申请日：20200722
公开号：CN113968698A
公开日：
20220125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于水泥基材料技术领域，尤其涉及一种海上风电导管架用水泥基灌浆料，其包括按特定配比混合的水泥、填充性超细粉、分散性超细粉、纳米材料、砂、复合膨胀组分、消泡剂、超塑化剂和分散剂多种组分；其中砂选自低密骨料、中密骨料和高密骨料中的至少两种，且在不超过1.18mm、1.18mm～2.36mm和2.36mm～4.75mm三级粒径范围内连续级配。
本发明通过骨架设计、胶凝材料匹配以及界面改善的协同作用，制备出容重及弹性模量均可调的水泥基灌浆料，该水泥基灌浆料具有大流态及超高的力学性能，真正实现了水泥基灌浆料的容重及弹性模量可控可调的目的。
该水泥基灌浆料的应用方法简单，仅需与水按0.085:1～0.095:1的水料比拌合即可，无需二次搅拌，搅拌时间短。
申请人：江苏苏博特新材料股份有限公司,镇江苏博特新材料有限公司,新疆苏博特新材料有限公司地址：211100 江苏省南京市江宁区醴泉路118号
国籍：CN
代理机构：南京材智汇知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：吕颖
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海上风电导管架结构与桩基灌浆连接施工探讨
产业科技创新 Industrial Technology Innovation 56Vol.1 No.24产业科技创新 2019，1（24）：56~57Industrial Technology Innovation 海上风电导管架结构与桩基灌浆连接施工探讨黎富浩（中国能源建设集团广东火电工程有限公司，广东 广州 510000）摘要：灌浆技术属于导管架安装的重要技术之一，其主要作用为连接海床-钢管桩-导管架，灌浆质量会直接影响到风电机组的运行安全及发电效率。
在开展海上风电工程施工中，必须注重导管架灌浆操作。
灌浆施工质量，对风机基础结构服役寿命、环境载荷抵抗力的影响非常大。
此次研究主要是探讨分析导管架结构灌浆工艺，联合某工程项目，讨论导管架灌浆工艺与施工过程难点，希望能够对相关人员起到参考性价值。
关键词：海上风电；后桩法导管架结构；桩基灌浆连接施工中图分类号：U69 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2019）24-0056-02在我国风力发电行业发展过程中，海上风电发电发展速度快，出现了较多海上风电场项目。
目前海上风电导管架基础采用的多为先桩法导管架基础，即先进行沉桩后，再安装导管架，最后进行灌浆作业。
1 海上风电导管架灌浆程序灌浆设备准备注入润滑材料搅拌灌浆材料开始灌浆灌浆用量和灌浆时间控制压力“屏浆”灌浆结束，停泵连续灌浆管线管线压力测试检查管线受损位置，并进行修复或更换灌浆材料密度重新配置灌浆材料关闭阀门、拆除管线灌浆口溢浆重新配置灌浆材料不合格不合格不合格合格合格合格图1 海上风电导管架灌浆程序在灌浆施工前，应对灌浆管线进行水密性试验，同时在陆上对进行原型1∶1灌浆试验，以确保海上实施的顺利进行。
2 海上风电导管架灌浆施工难点在风电基础结构施工中，导管架灌浆比较重要，当灌浆操作成功时，将会加强风机结构对于环境载荷的抵抗力，布设灌浆管线、灌浆量、封浆结构与性能，均会影响灌浆擦做的成功性。
海上风电机组基础灌浆技术应用与发展
海上风电机组基础灌浆技术应用与发展摘要：随着科技的不断发展，人们对于能源的需求也是越来越大。
在使用水力、燃煤和核能发电的同时，风力发电也相对应用而生。
我国的辽阔海域上风力资源充足，建立起海上发电机组，可以为沿海城市提供电能。
海上风力发电机组建立在海上，基础形式大多为桩式基础，桩式基础又可以分为单桩基础，多桩导管架基础等形式。
关键词：海上风电机组；基础灌浆技术；应用与发展1灌浆连接段类型1.1圆柱形灌浆连接段圆柱形单桩灌浆连接段是目前工艺最成熟的连接形式之一，是对海上石油平台导管架灌浆连接段的一种沿用，研究者对于圆柱形灌浆连接段的研究最早可以追溯到上世纪70年代，对该连接类型有着比较丰富的经验。
但是由于主要受力形式的改变，使得单桩基础圆柱形灌浆连接段受力性能的研究仍有许多方面值得发展。
圆柱形灌浆连接段可分为带剪力键型和无剪力键型，典型的带剪力键圆柱形单桩基础灌浆连接段。
剪力键能明显增加灌浆连接段的轴向承载能力，但由于剪力键附近明显的应力集中现象，对灌浆连接段的疲劳性能有不利影响。
在2009年以前，业界普遍认为轴向承载力可以由钢管与浆体间界面的摩擦作用承担，但是，由于单桩基础灌浆连接段受到反复弯矩荷载作用，荷载循环次数高达107～108次，反复弯矩作用下可能出现钢管与浆体界面失效的情况。
在2009年之前的一系列设计规范都未明确规定是否需要使用剪力键，可由设计人员自行决定，但此举为2009年以来大量出现的已建成海上风机基础无剪力键灌浆连接段滑移沉降的病害埋下了隐患。
1.2先桩法导管架基础灌浆连接段先桩法导管架基础的灌浆连接段是钢管桩在外，导管架腿柱在内，一般在导管架腿柱上设置灌浆管线及灌浆孔，往内外管形成的环向空间中灌注灌浆料，对于导管架基础灌浆连接段设计，重要的是要避免往复循环荷载引起的开裂。
荷载只在一个方向，或轴向荷载主要沿着某一方向时，裂缝仍可以传递荷载。
在先桩法导管架基础的灌浆连接段中，从灌浆连接段最底部往上至一半弹性长度范围内，受弯矩影响不大，而从灌浆连接段最顶部往下至一半弹性长度范围内，受弯矩影响很大，为了避免由于剪力键在这部分区域引起初始裂纹，最好不要在此范围内布置剪力键。
海上风电项目中导管架基础施工技术易万剑
海上风电项目中导管架基础施工技术易万剑发布时间：2021-11-02T02:00:46.957Z 来源：基层建设2021年第23期作者：易万剑[导读] 近年来，我国对电能的需求不断增加，海上风电项目建设越来越多中国电建四川工程有限公司四川成都 610058摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，海上风电项目建设越来越多。
已建和在建海上风电项目中，单桩基础和高桩承台基础是主要基础结构形式，最近几年开始使用导管架基础。
随着海上风电建设向深水化、大型化方向发展，导管架基础将越来越多地被采用。
文中分析海上风电项目深水导管架基础施工关键技术进行分析。
关键词：海上风电；导管架；调平；沉桩；水下灌浆引言随着全球对能源类型的要求不断升级，风电作为新型清洁无污染的可再生能源，已先后成为世界各国能源开发的重点领域。
目前，世界上已有超过100个国家先后发展了风电能源。
风电能源包括陆上风电和海上风电，陆上风电发展早于海上风电。
虽然海上风电发展较晚，但其发展迅速。
从1990年第1台风力发电机在瑞典建成并投入运营开始，经过30年的发展，海上风电建设已初具规模，成为了风电建设领域的重要板块之一。
海上风电基础是海上风电发展的关键，在开发不同海域风场中，为了适应不同的地基条件，使风机安全稳定地运行，发展了不同基础形式，主要包括导管架基础、单桩基础、吸力桶基础和高桩承台基础。
1导管架的起吊安装及调平1）导管架运输船自航至机位附近。
2）测量人员在导管架运输船上测量导管架中心位置，根据实际机位中心坐标指导运输船就位，使导管架中心与实际机位中心基本重合；在导管架平台上设置2个GPS测点，法兰面布置1台测倾仪。
3）待运输船精确就位后，起重船进行挂钩，保持吊带处于即将受力的状态。
施工人员拆除工装，同时布置的2根缆风绳将导管架与起重船锚机连接。
4）在导管架起吊后，GPS实时测量导管架位置，实时反馈导管架3个支腿的平面位置及标高。
5）根据导管架与钢管桩的相对位置数据，缓慢调整导管架位置，直至导管架最长支腿插尖对准钢管桩，落钩使最长支腿缓缓插入钢管桩，继续调整使其余2根支腿插入钢管桩，安装结束并及时测量导管架的法兰水平度。
海上风电机组导管架基础水下灌浆施工技术 卓豪海
海上风电机组导管架基础水下灌浆施工技术卓豪海摘要：文章以海上风电导管结构及桩基灌浆连接施工技术为研究对象，首先对海上风电导管架结构进行了阐述分析，随后分析探讨导管架基础灌浆连接段与导管架施工难点，最后结合实际案例对海上风电导管桩基灌浆连接施工技术进行了探讨，以供参考。
关键词：海上风电；导管架构；桩基灌浆连接施工技术前言我国沿海风能资源丰富，有着非常高的有效利用小时数，并且用电负荷中心也比较近，因此在海上风电发展上有着得天独厚的地利优势。
随着国家越来越重视绿色可持续能源开发利用，为海上风电发展带来了空前的机遇。
风机导管架基础是海上风电建设的重要组成部分，做好海上风电导管结构及桩基灌浆连接施工技术分析，对于促进我国海上风电产业发展具有重要的意义。
一、海上风电导管架结构分析导管架结构形式一般包括两种，一种是先桩法导管架，另一种是后桩法导管架。
两种导管架有着相同的主体结构，即都是框架对称结构，结构材料均为钢制材料。
但在结构细节部分有着明显的差异。
对于先打桩导管架而言，在自身支撑腿末端不需要进行桩靴设置，而后打桩导管架则需要设置桩靴。
导管架结构一般分为两部分，一部分是导管架结构基础，一部分是过渡段，过渡段主要包括平台甲板、主斜撑、主筒体等。
在实际开展灌浆施工作业时，一般地点会选择专业灌浆船上，并在完成打桩、下部导管架施工等工序后，正式开始进行桩基灌浆作业。
在具体进行灌浆施工时，需要遵循如下施工流程，首先稳步停靠灌浆船，保证船体在有灌浆终端面板的导管架一侧，方便灌浆管连接，然后连接好灌浆管，并向环形空间内进行淡水压注；接着在正式灌浆前，需要做好环形空间气密性检查，并向灌浆管进行润管料压注，使得灌浆管道处于湿润状态，随后将拌制好的灌浆料由灌浆泵灌入灌浆区域，一般完成单桩灌浆的标志是在溢浆口处有浓浆溢出，然后将灌浆管拔出，连接导管架同侧的另一根导管线，继续进行灌浆，在完成导管架同侧灌浆后，移动灌浆管到导管架另一侧，重复上述步骤，对另外两个单桩进行灌浆，全面完成灌浆工作。
浅谈海上风机桩基础与导管架水下灌浆连接施工质量控制
通过 灌浆管路泵送至 环形空 间。在高 流量前提下 ，通过灌 浆 管线对 环空 内进行清洗 ，总 的冲洗 时间必须 达到 ３ ０ ｍｉ ｎ 以 上 。此时环形空间冲洗用水量达到 ２倍灌浆体积 ，密切监控
灌浆 泵出 口处压力表 数据 ，压力表一直显示 低压 时，说 明灌 浆管 路没有堵塞 。当管路 压力不正常 ，且 无法立 即修复 时 ，
６ ． 停 止 工序
压力 出现 巨大变化 ， 先检 查是否是软管发生堵塞 ， 若证 实发 生
堵塞 ，采取 以下方法进行处理 ：先把软管从导管架上拆 下来 ， 施工人 员一边用锤子 或其他类 似东西敲打软管 ，一边 继续泵 送 ，找出堵塞位置 ，此时应采 用最小流量保持泵送 ， 并派专人
开始溢浆节点 的确 定 。灌浆材料 的用量大于溢浆前 的理 论材 料用量 ，环形 空间顶部有溢浆 发生 ，同时满足 以上两点 即可确 定溢浆 开始 。 溢浆 量 的确定 。根 据工艺要求及本 项 目完全在水 下灌 浆
５ ． 泵 送 工 序
灌浆泵 出现停机 故障 ，专业工程师应立 即修理 ，并保持 搅拌机持续搅拌 ；如发现灌浆料不符合施 工要求 ，应倒掉 ，
待灌浆泵修复 后 ，重新开始搅拌和泵送 。必须配备两 台或以 上搅拌机 。发 生搅 拌机停止工作情 况时 ，由专业工程师确认
正式泵 送前 ，再次确认管 路上所有 的阀门均 处于打开状
第 ３期
梁迎宾 ：浅谈海上风机桩基础与导管架水 下灌浆连接施 工质 量控制 ７ 、拆 卸清洗
２ ８ ９
变化 。 观察灌浆料 已搅拌均匀 ， 并做 灌浆料流动度 、 密度检测 ，
灌浆料流动度应大于 ２ ９ ０ ｍｍ ，密度 ２ ， ２ ５ ０ ￣ ２ ， ４ ５ ０ ｋ ｇ ／ ｍ。 。
海上风机导管架基础灌浆敏感性分析
海上风机导管架基础灌浆敏感性分析郇彩云 1,2，李涛 1,21.浙江省深远海风电技术研究重点实验室，浙江杭州 310014；2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州 310014摘要：海上风机导管架基础灌浆材料的价格较高，灌浆段长度、厚度设计过大，将造成材料的浪费，甚至产生不利的影响，因此需要对灌浆材料进行敏感性分析。
本文采用ANSYS有限元软件，开展导管架灌浆段分析，分析灌浆段长度、厚度、非线性对结构材料的影响，应力随灌浆长度增加呈先减小后增大的趋势，应力与灌浆厚度之间的关系相关性较差。
关键词：海上风机；单桩基础；疲劳分析；沉桩分析我国海上风电这十年间经历了从无到有，目前水深较浅、风资源较好、离岸距离较近的、开发成本相对较低的风电场基本已经建设完成或正在建设中，后续海上风电将越来越向深远海发展。
海上风电的建设和工作环境十分复杂。
目前安装使用的海上风力发电机逐渐从最初的2MW，发展到如今的8MW，未来甚至达到20 MW。
而对应的风机的高度可以达到125m，叶片直径达到120m。
由于风、浪和海流的作用，海上风机基础受到巨大的水平荷载和倾覆弯矩作用。
随着水深的增加，风电机组容量加大，风机基础越来越向刚度大、受力面相对较小的导管架基础方向发展。
1导管架基础灌浆材料导管架基础主要由过渡段、导管架及下部钢管桩组成，如图1所示。
其中导管架基础与钢管桩之间主要依靠高强灌浆连接。
灌浆材料的性能，包括压缩、拉伸、弯曲、抗折等强度指标决定了基础的整体安全性。
因此灌浆材料的价格较高，若灌浆段长度、厚度设计过短，结构的安全性难以保证，若灌浆段长度、厚度设计过大，将造成材料的浪费，甚至产生不利的影响，因此需要对灌浆材料进行敏感性分析。
图1 导管架基础模型《海上风电导管架结构与桩基灌浆连接施工工艺》[1]给出了6种国内外常见的灌浆材料。
本文根据6种灌浆材料的各项指标，综合考虑各家材料的特性，最终采用指标见表1进行灌浆材料敏感性分析。
海上风机导管架支撑结构灌浆连接段数值分析
海上风机导管架支撑结构灌浆连接段数值分析赵淇;陈涛;王衔;李筑轩;元国凯;刘晋超【摘要】采用有限元数值模拟对海上风机导管架支撑结构灌浆连接段进行几何参数分析,研究压弯设计荷载作用下几何参数对连接段力学性能的影响.参数分析表明,在位移方面,灌浆连接段的长度,套管厚度和桩管厚度通过改变连接段线刚度影响最大横向位移以及最大竖向位移.在应力方面,钢管厚度显著影响钢管的最大Mises应力,灌浆长度不直接影响钢管最大Mises应力;灌浆长度、钢管厚度不显著影响浆体的Tresca应力,浆体厚度影响浆体最大Tresca应力,且浆体厚度有最优值.该研究成果为海上风机导管架支撑结构灌浆连接段的设计提供一定的技术参考.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2016(032)005【总页数】6页(P59-64)【关键词】海上风机导管架基础;灌浆连接段;压弯荷载;有限元分析;几何参数分析【作者】赵淇;陈涛;王衔;李筑轩;元国凯;刘晋超【作者单位】同济大学建筑工程系,上海200092;同济大学建筑工程系,上海200092;同济大学建筑工程系,上海200092;同济大学建筑工程系,上海200092;中国能源建设集团广东省电力设计研究院,广州510663;中国能源建设集团广东省电力设计研究院,广州510663【正文语种】中文灌浆连接段广泛运用在各类海上风电支撑结构中,连接上部支撑结构和下部钢管桩基础。
灌浆连接段由两根对中的钢管组成,内钢管外壁和外钢管内壁通常焊接有钢筋或钢条制作的剪力键。
两钢管之间的空隙由高强度的水泥基灌浆料填充。
待浆体硬化后,荷载就可以通过浆体与钢管之间的摩擦,挤压等作用从上部结构传递到桩基础上。
先桩法导管架基础灌浆连接段的形式如图1所示。
现行的灌浆连接段设计规范设计时通常将轴力和弯矩分开考虑,并不考虑两者的耦合。
例如,在DNV-OS-J101(2014)规范[1]中,先桩法导管架基础灌浆连接段假设轴力由剪力键承担,而弯矩和剪力则由灌浆连接段端部钢管与浆体的接触承担。
风电基础灌浆施工工法 (2)
风电基础灌浆施工工法一、前言随着我国能源需求的不断增长，风电行业也逐渐发展成为了重要的能源产业之一。
风电基础灌浆施工是风电机组安装的重要环节之一。
该施工工艺通过在风电基础上进行灌浆，能够有效地增强风电机组基础的承载力和抗震能力。
本文主要对风电基础灌浆施工工法进行详细介绍，以便读者更加深入了解该工艺的工法特点、实用范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点风电基础灌浆施工是一种采用灌浆材料在风电机组基础上进行填充的工法。
通过灌浆材料的充填，可以在风电机组基础与基础底座之间形成紧密的结合，增强了机组基础的承载力和抗震能力，从而保证了机组的安全稳定，延长了机组的使用寿命。
该工法适用于桥梁、高楼、大型机器等建筑物的基础加固工程。
三、适应范围风电基础灌浆施工适用于以下情况：1、风电机组基础破损或发生结构变形的情况下，需要进行修复和加固。
2、风电机组基础承载力不足或抗震能力较弱时，需要进行加固处理。
3、风电机组基础上存在空隙或孔洞，需要填补。
四、工艺原理风电基础灌浆施工工法的原理是，通过采用特定的灌浆材料填充在风电机组基础与基础底座之间的空间，让灌浆材料密实地包覆住机组基础，形成一体化的结构体，由此增强了风电机组基础的承载力和抗震能力。
值得注意的是，灌浆材料需要有足够的流动性，以便能够在空隙中充分填充，形成均匀的结构体，同时需要具有较强的粘附力和耐久性，以确保基础在数年甚至数十年的使用期间不会出现松动或开裂等情况。
五、施工工艺风电基础灌浆施工包含以下几个施工阶段：1、准备工作：在施工前需要做好现场清理、评估风电机组基础状况的工作。
清理时需要将基础表面的浮土、杂草、杂物等清除干净，保证灌浆材料能够充分流动，紧密与基础结合。
2、灌浆材料的准备：灌浆材料需要根据所需材料配比将各种原材料精确称量，并混凝料搅拌器中将其充分混合，以形成均匀的灌浆料。
3、灌浆材料的充填与振捣：灌浆材料需要从基础上端倾倒到灌浆孔口，通过连续注入灌浆材料，让其充分地充填到灌浆孔内，同时需要通过振捣杆对灌浆材料进行振捣，以排除其中的空隙和气泡。
导管架局部灌浆加固方案及应用
海洋工程装备与技术OCEAN ENGINEERING EQUIPMENT AND TECHNOLOGY Vol.7,No.3 June,2020第7卷第3期2020年6月导管架局部灌浆加固方案及应用髙峰，杨弘王朋飞，胡成李，辦丽(深圳海油工程水下技术有限公司，深圳518067)摘要当前，国内海上油气导管架平台大部分处于中、后期运营阶段,平台结构维修和加固技术应用日益增多。
以灌浆为基础的平台构件维修和加固方案作为最常规和最重要的技术方法，多年来应用场景和应用内容没有发生大的变化，以致在常规项目施工中，工程人员极少再花时间去思考其合理性和经济性。
本文通过对项目平台自身特点进行总结,基于混凝土管模拟分析结果,对传统导管架构件灌浆维修方案进行了新的设计,使其更加经济、更加适用、更加合理。
本文主要通过介绍新设计方案内容及其经济和社会效益，为类似工程项目施工和应用提供借鉴。
关键词导管架;钢管混凝土柱;数值分析;灌浆修复;顶部灌浆中图分类号:P75文献标志码:A文章编号：2095-7297(2020)03-0170-05doi：10.12087/oeet.2095-7297.2020.03.06Grouting Repair Design and Application for Local Damage of Jacket Gao Feng,Yang Kun,Wang Peng-fei,Hu Cheng-li,Peng Hai-li(COOEC Subsea Technology Co.Ltd.,Shenzhen518067,China)Abstract Today,many Chinese jacket platforms are coming into the middle and later stage o£service,the technology for structural maintenance and reinforcement is very urgent Grouting is a very common and important way for offshore platform maintenance,not changed much in the past few decades,so under the most condition the engineer technician will not spend time in considering reasonable and economic of the repair procedure.In this paper,the new design of grouting reinforcement procedure is carried out based on the numerical simulation of concrete-steel tube.The new design is more economical,more suitable,more reasonable,fully considered the characteristics of the brace and platform condition.It is successfully applied to offshore jacket This article brings a new idea for grouting repair compared to the traditional technology?has achieved remarkable economic and social benefits?showing a highly guidance and application potential in future similar projects.Key words jacket；concrete-steel column；numerical analysis；grouting repair；top grouting0引言面对海洋平台因碰撞产生的局部凹陷、变形，因腐蚀产生的厚度损失、裂纹等情况,常采用灌浆设计进行修复E，如1988年八号平台水下23根杆件灌浆工程⑵,2013年HZ21-1A灌浆卡箍维修项目等。
阳江南鹏岛海上风电工程深水导管架水下灌浆施工技术
中交上海港湾工程设计研宄院有限公司吕 东 良 高 健 岳 吴 海 兵
1 工程概况 中广核阳江南鹏岛海上风电场工程场址
位 于 阳 江 市 阳 东 区 东 平 镇 南 侧 、海陵岛东南 侧海域，场址面积约83 km2，外围风机包络海 域面积约为61.2 km2,水深在22~31 m 之 间 ， 离陆地最近距离19.5 km。本项目中，风机基 础 采 用 “先 桩 法 ”四 桩 内 插 式 导 管 架 结 构 ，升 压站基础采用粧靴外套筒式后桩法导管架结 构 ，见 图 1。
因。
( 5 ) 压力屏浆后，结束灌浆。
3 . 4 溢浆的观测与评定
- 期
图6 深水导管架水下四桩结构灌浆管线布置示意图
240
----J 单位:mm
(a )
(b)
图7 “先桩法”导管架被动式封隔器
100 90 80 70
材料用量
理 论 用 量 7201 实 际 用 量 7791
( 5 ) 钢管粧内壁（图 4)及导管架支腿外 浆采用高性能灌浆材料技术指标：
壁设有剪切键。
(1) I d 的抗压强度不小于50 MPa,3 d
- 39 -
图4 钢管桩内壁
图5 导管架灌浆作业成套设备
的抗压强度不小于80 MPa,28 d 的抗压强度
3 . 2 导管架灌浆管线
不 小 于 120 MPa;
管架的腿柱与钢管桩相套接且形成环形空
过程 中 ，通过封隔器（图 7)和粧内壁之间的挤
间；
压,从而起到封堵作用。
( 2 ) 安装在导管架支腿上的封隔器对环
本项目每台导管架基础灌浆理论用量约
形 空间的底部封堵，并设置连通环形空间的 灌浆管线；
海上风电导管架灌浆料产品开发与工程应用研究
2018年S1海洋开发与管理27海上风电导管架灌浆料产品开发与工程应用研究汪冬冬,张悦然,孙烜,章廉虎,李成(中交港湾(上海)科技有限公司上海200032)摘要:导管架结构是海上风机重要基础结构形式之一㊂灌浆连接是导管架结构与桩基础连接的典型方法,由于灌浆连接受力复杂,对材料技术指标要求极高㊂本研究自主研发导管架灌浆料,并通过纳米超细矿物粉体改性㊁聚合物改性和双重膨胀组分改性等系统研究形成超高性能灌浆料,通过成果转化形成海上风电灌浆料专利产品,并实现产品系列化,在实际工程中大量应用㊂其中UH P G-120型产品打破国外技术垄断,填补国内空白,该产品具有大流动性㊁抗水分散性㊁高早强㊁超高强㊁无收缩㊁抗疲劳和高耐久性特点,适用于深水导管架水下灌浆㊂本研究形成的海上风电灌浆料产品及灌浆连接核心技术实现核心技术和产品国产化,促进我国海上风电施工技术进步,引领国内海上风电灌浆技术发展㊂关键词:导管架;灌浆料;高早强;超高强;水下灌浆0引言在海上风电场的建设过程中,为承受海上强风荷载㊁海水腐蚀㊁海浪冲击等,海上风力机组基础结构建设远比陆上复杂,技术难度高,耗费成本高达总成本的15%~25%[1]㊂海上风场的基础结构主要重力式㊁单桩式㊁吸力式㊁三桩(多桩)导管架式和浮体式等[2](图1)㊂灌浆连接是海上风机支撑结构与桩基础连接的典型方法,根据D N V-O S-J101[3]定义:灌浆连接是由两个同心管状部分组成的结构连接件,外部和内部管之间的环形区域被填充灌浆㊂在海上风电项目中,导管架灌浆连接通常采用泵送压浆的方式将灌浆料灌注到海平面以下的连接段(图2)㊂图1海上风电基础结构形式图2灌浆连接灌浆连接是海上风电基础施工的重点和难点,更是导管架基础安装施工的关键,灌浆连接受到业界的广泛关注㊂丹麦D e n s i t公司㊁德国巴斯夫公司和新加坡N A U T I C公司等国外少数公司有海上风电灌浆产品和技术,并在欧洲有大量工程案例[4],用于风电灌浆的进口产品抗压强度可达100~ 140M P a㊂过去国产材料[5-7]也有100M P a以上高28海洋开发与管理2018年强灌浆料产品,但产品特点不适合风电灌浆,更没有海上风电案例,装配式建筑如住宅产业化项目[5]钢筋套筒灌浆连接与风电灌浆连接类似,规范‘钢筋连接用套筒灌浆料“(J G/T408-2013)规定套筒灌浆料产品抗压强度85M P a以上,用在装配式桥梁的套筒灌浆料产品抗压强度100M P a以上㊂海上风电灌浆尤其是导管架灌浆的特殊性在于要求材料在泵送液相阶段具有高度流动黏稠性和高度稳定性,同时需要材料硬化后具有超高强度和超高耐久性和抗疲劳性能㊂除了外海恶劣施工条件对拌合物性能的特殊要求之外,就材料本身的可靠性㊁安全性和耐久性而言,极为复杂的海上环境给灌浆连接带来极为苛刻的技术要求㊂1原材料与试验方法1.1原材料本研究原料主要是特种水泥㊁纳米级超细矿物粉体和高性能膨胀剂等组成的胶材与优质天然高强石英砂㊁高性能减水剂㊁聚合物和其他数十种化学改性剂㊂①水泥:一种特种水泥;②超细矿物掺合料:A㊁B㊁C3种纳米级超细矿物掺合料;③膨胀剂:D㊁E分别为塑性和硬化膨胀剂;④聚合物:一种具有遇水可再分散聚合物粉体;⑤石英砂和天然砂骨料:采用多种不同细度石英砂与精选优质天然砂复配;⑥化学改性剂:十多种稳定剂㊁消泡剂㊁抗水分散组分㊁早强组分㊁缓凝组分以及黏度改性组分等㊂1.2主要指标与试验方法本研究中灌浆料主要关键指标与试验方法如下㊂①表观密度(容重)㊁流动度㊁含气量㊁泌水率㊁竖向膨胀率:试验参考‘水泥基灌浆材料应用技术规范“(G B/T50448)以及‘普通混凝土拌合物性能试验方法标准“(G B/T50080);②抗压强度㊁抗折强度和弹性模量:参考G B/T50448㊁‘活性粉末混凝土“(G B/T31387-2015)以及‘普通混凝土力学性能试验方法“(G B/T50081);③电通量㊁氯离子扩散系数㊁抗冻等级㊁疲劳试验:参照‘普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准“(G B/T50082)㊂④材料自收缩㊁材料与钢管之间粘结强度参考类似文献研究资料方法㊂2超高性能灌浆料研发2.1超细粉体改性研究根据图3及表1中数据,粉体材料颗粒细度由大到小依次为:水泥颗粒㊁超细粉体B颗粒㊁超细粉体A颗粒㊁超细粉体C颗粒,3种超细粉体的粒径比水泥低一个数量级㊂水泥主要粒径分布10~ 100μm;超细粉体A主要粒径分布0.05~1μm和1~15μm两个区段;超细粉体B主要粒径分布0.3~12μm;超细粉体C主要粒径分布0.05~ 5μm㊂超细粉体A在1μm附近部分颗粒是部分间断的,为探讨不同超细粉体与水泥的密实填充效应,将不同超细粉体按照设计的比例混合,然后分析其粒径分布㊂由图4可知,掺超细粉体后胶凝粉体级配比纯水泥在3μm以下细颗粒大大增多,同时大于10μm的颗粒数量也有所减小,粉体材料的微级配比纯水泥有一定改善,微级配更趋于合理㊂图3水泥与3种超细粉体的粒度分布对比图4纯水泥与复合粉体粒度分布对比S1汪冬冬,等:海上风电导管架灌浆料产品开发与工程应用研究29表1粉体材料激光粒度分析结果μm 粉体材料名称平均值中位值索太尔平均径D 特种水泥42.93628.88312.86超细粉体A5.5832.690.414超细粉体B7.9056.4953.351超细粉体C1.4641.0050.647根据表2设计的试验方案,1#~3#分别采用纯水泥㊁掺超细粉体的复合胶凝材料1和掺超细粉体的复合胶凝材料2配制灌浆料,掺超细粉体后灌浆料的用水量有9.1%降低至8.5%和7.8%,浆体黏度和易性更利于泵送㊂根据表3和图5可知,掺入超细矿物粉体后灌浆料早期强度降低,后期强度较纯水泥灌浆料强度大大提高,耐久性指标优于高性能混凝土㊂3#配方力学性能指标和耐久性指标达到超高性能混凝土(UH P C)材料指标㊂表2纯水泥与超细粉体复合胶凝材料对比试验方案编号胶凝材料设计用水量/%含气量/%容重/(k g㊃m-3)流动度/mm初始0.5h1.0h状态描述1#纯水泥+膨胀剂+各类化学添加剂9.12.02349300260235黏稠2#掺超细粉体的复合胶凝材料1+膨胀剂+各类化学添加剂8.52.22349290260230和易性好3#掺超细粉体的复合胶凝材料2+膨胀剂+各类化学添加剂7.81.92374300270240和易性更好流态好表3纯水泥与超细粉体复合胶凝材料配制灌浆料性能指标编号抗压强度(G B/T31387-2015)/M P a电通量/CR C M法扩散系数/(10-12m2㊃s-1) 1d3d7d14d28d56d28d56d28d56d1#84.8102.3105.8110.5115.8119.56073020.500.38 2#58.384.6100.0108.5118.9125.82051540.250.10 3#68.996.4111.0120.0133.2142.53542030.280.142.2聚合物改性研究研究[8]表明聚合物可改善灌浆料工作性㊂本研究通过聚合物使灌浆料浆体黏度增大,黏聚性和抗水分散性增强,同时改善浆体与钢材界面黏结强度㊂聚合物使灌浆料浆体表面成膜,消除泌水㊂从图7可见聚合物使浆体含气量提高,聚合物与塑性膨胀剂复合使浆体在塑性阶段中引入大量微小㊁均匀稳定气泡,防止材料塑性收缩㊂浆体黏度变化抑制微小气泡移动和释放,对减少塑性收缩起到积极作用,但使硬化浆体强度下降㊂通过大量试验优化聚合物掺量确保其正效应大于负效应㊂2.3灌浆料微膨胀特性材料微膨胀性对灌浆连接至关重要[9],只有材图5超细矿物粉体改善灌浆料抗压强度料无收缩才能确保灌浆连接有效㊂研究使用D㊁E 两种不同类型膨胀剂,通过双重膨胀确保材料在塑30海洋开发与管理2018年性和硬化后无收缩并产生微膨胀㊂2.3.1竖向膨胀率根据膨胀剂D掺量对竖向膨胀率影响试验曲线(图6)优化掺量,使灌浆料3h竖向膨胀率0.10%~0.20%㊁24h竖向膨胀率0.20%~ 0.30%,24h与3h竖向膨胀率之差0~0.10%,满足G B/T50448 2008规范要求㊂实际上对于风电灌浆连接而言,竖向膨胀率满足规范‘钢筋连接用套筒灌浆料“(J G/T408 2013)的3h膨胀率大约0.02%即可㊂图6灌浆料竖向膨胀率试验2.3.2硬化浆体收缩/膨胀根据灌浆料收缩/膨胀试验曲线可见(图8),随膨胀剂E掺量增大硬化浆体由收缩转为膨胀,同时硬化浆体密度降低导致强度下降㊂综合考虑膨胀剂E对材料收缩/膨胀和力学性能指标的影响,优化掺量使其作用最佳㊂3超高性能灌浆料性能根据上述结果,本研究自主研发的海上风电灌浆料产品具有大流动性㊁高可泵性㊁高早强和超高强特性,并具备微膨胀特性㊁高抗疲劳和高耐久性㊂材料硬化后的力学指标和耐久性指标达到了超高性能混凝土(UH P C)的标准㊂3.1工作性能灌浆料具有大流动性㊁不泌水㊁抗离析性和抗水分散特性,材料可通过橡胶管线压力泵送(长度超过100m的直径不小于5c m管线)㊂初始流动度大于290mm㊁0.5h流动度大于260mm㊁1.0h 流动度大于230mm,具有2h以上可工作时间,灌图7聚合物和膨胀剂D对灌浆料性能影响图8膨胀剂E与灌浆料收缩/膨胀关系浆料含气量小于2.5%㊂3.2力学性能3.2.1抗压强度灌浆料具备优异的力学性能,图9是灌浆料长龄期抗压强度曲线,图10是灌浆料0~72h强度曲线㊂在20ħ条件下,灌浆料1d强度不小于50M P a,3d强度不小于85M P a,7d强度不小于S 1汪冬冬,等:海上风电导管架灌浆料产品开发与工程应用研究31110M P a ,28d 强度不小于130M P a ,长期强度不小于140M P a㊂图9 灌浆料抗压强度发展(0~90d)图10 灌浆料早期抗压强度发展(0~24h)图11 灌浆材料疲劳试验结果3.2.2 与钢管之间粘结强度研究采用与文献[10-12]类似试验方法,自行设计大小钢管组成的环形空间形成灌浆连接构件测试灌浆料与钢管之间的黏结强度,测试剪切黏结强度大于8M P a,而文献中混凝土与钢管之间黏结强度小于1.0M P a ㊂可见灌浆料与钢管材料之间黏结强度高㊂3.2.3 抗疲劳性能疲劳试验方法参照‘普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准“(G B /T50082)进行,采用ʔ60ˑ120mm 小试块进行,试验荷载上限对应最大应力比,试验荷载下线对应0.10倍轴心抗压强度,加载频率8H z ㊂根据图12试验结果可见,灌浆料的疲劳试验点落在D N V 规范[13]规定的S N 曲线右上方,满足D N V 设计要求,B 试块在0.45应力比下200次疲劳试验试样未破坏,C 试块(掺钢纤维)在0.60应力比下200次疲劳试验试样未破坏,灌浆具极佳的抗疲劳荷载性能㊂3.3 耐久性能根据表3中优化配方3#的耐久性指标,56d电通量203C ,扩散系数0.14ˑ10-12m 2/s㊂根据‘混凝土耐久性检验评定标准“(J G J /T 193-2009),灌浆料抗氯离子渗透性等级为Q -Ⅴ,R C M -Ⅴ,抗冻等级大于F 800,耐久性指标优异,达到UH P C 材料标准㊂4 导管架水下灌浆原型试验为验证自主研发的超高性能灌浆材料工程特性,开展导管架水下灌浆原型试验㊂制作的灌浆模型按照珠海桂山海上风电示范项目导管架灌浆连接实体1ʒ1模型,试验采用水下灌浆工艺完全模型导管架灌浆施工工况条件㊂原型试验验证自主研发导管架灌浆料的优异特性,通过结构拉拔试验验证水下灌浆结构拉拔承载力满足并超出设计要求㊂结构加载试验后将灌浆连接模型外筒钢板切开,检查硬化灌浆料的状态(图12),硬化浆体均匀致密,没有明显大气孔㊂水下成型的硬化灌浆料结石体结构密实㊂图12 导管架水下灌浆原型试验与水下成型灌浆连接结构模型剖开后外观32海洋开发与管理2018年5海上风电灌浆材料系列产品在大量研究基础上,形成优固特 品牌海上风电灌浆料系列产品㊂其中UH P G-120导管架灌浆料产品替代进口,用于海上风电风机基础和海上升压站基础导管架水下灌浆;S K G系列产品广泛用于高桩承台防撞附属结构灌浆㊁单桩抗冰锥灌浆和海上测风塔灌浆;S P G系列产品用于海上风机植入型嵌岩单桩嵌岩段灌浆连接;K L G系列产品用于锚栓结构灌浆㊂几个系列产品具体性能指标见表4㊂表4优固特 海上风电灌浆料系列产品与性能指标指标参数UH P G系列S K G系列S P G系列K L G系列UH P G-100UH P G-120S K G-I I I S K G-I V S K G-V S P G-I K L G-I K L G-I I表观密度/(k g㊃m-3)ȡ2350ȡ2400ȡ2300ȡ2300ȡ2350ȡ2200ȡ2300ȡ2300流动度(初始)/mmȡ290ȡ290ȡ290ȡ290ȡ290ȡ290ȡ290ȡ290流动度(0.5h)/mmȡ260ȡ260ȡ260ȡ260ȡ260ȡ260ȡ260ȡ260流动度(1.0h)/mmȡ230ȡ230ȡ230ȡ230ȡ230ȡ230ȡ230ȡ230泌水率/%00000000抗压强度(1d)/M P aȡ40ȡ50ȡ30ȡ35ȡ50ȡ20ȡ20ȡ30抗压强度(3d)/M P aȡ70ȡ80ȡ60ȡ65ȡ70ȡ40ȡ50ȡ60抗压强度(7d)/M P aȡ90ȡ100ȡ70ȡ75ȡ90ȡ50//抗压强度(28d)/M P aȡ100ȡ120ȡ80ȡ90ȡ100ȡ60ȡ80ȡ90抗折强度(28d)/M P aȡ15ȡ18ȡ15ȡ15ȡ15/ȡ15ȡ15弹性模量(28d)/G P aȡ45ȡ50ȡ35ȡ40ȡ45///注:表中表观密度㊁泌水率指标参照G B/T50080,流动度指标参照G B/T50448,抗压强度指标参照G B/T31387-2015,抗折强度和弹性模量参照G B/T50081㊂6海上风电灌浆工程应用6.1优固特 U H P G系列产品优固特 UH P G系列产品已在多个海上升压站导管架灌浆工程中应用,江苏响水海上升压站上部组块灌浆,江苏东台海上升压站导管架灌浆连接,大唐滨海海上升压站导管架灌浆连接,浙江舟山普陀6号海上风电场海上升压站灌浆等均使用UH P G-120海上风电导管架灌浆材料,性能指标满足设计要求㊂优固特 UH P G-120产品可替代D e n s i t公司的S5产品和巴斯夫公司的M a s t e r F l o w 9500产品㊂6.2优固特 S K G系列产品优固特 S K G系列产品在多个海上风电项目的高桩承台防撞装置灌浆连接㊁测风塔结构灌浆连接和北方风机单桩基础抗冰锥灌浆连接等多个工程应用㊂S K G-I I I型产品在华能如东高桩承台靠泊防撞结构灌浆连接工程应用,优固特 S K G-I V型产品在山东昌邑海上测风塔等多个项目应用;优固特 S K G-V型产品在大连庄河海上风电项目大量应用㊂S K G系列产品性能优异,施工效果良好㊂6.3优固特 S P G系列和K L G系列产品针对海上风电大直径嵌岩单桩嵌岩段灌浆,研究开发S P G嵌岩桩专用灌浆材料产品,该产品具有较强的抗水分散性能和较长凝结时间,具备优异的抗离析性能,尤其适合超深水㊁高落差㊁大方量灌浆㊂针对海上风电高桩承台锚栓结构和陆上风机塔筒底部少量灌浆,研究开发K L G系列灌浆产品,产品可分别替代巴斯夫M a s t e r F l o w9200和M a s-t e r F l o w872产品㊂7结论本研究采用纳米超细矿物粉体改性技术㊁聚合物改性技术和高性能膨胀剂双重膨胀设计,基于超高性能混凝土(UH P C)配制技术,成功研发超高性能海上风电灌浆料㊂研究形成优固特 品牌海上风S1汪冬冬,等:海上风电导管架灌浆料产品开发与工程应用研究33电灌浆料系列产品,广泛用于海上风电导管架灌浆,海上风电附属结构㊁测风塔㊁大直径嵌岩桩嵌岩灌浆,工程应用效果好㊂本研究通过专利技术成果转化形成国产品牌优固特 产品系列化和灌浆连接核心技术国产化,其中UH P G-120导管架灌浆料产品打破国外垄断,填补国内空白㊂该产品具有低用水量(每吨灌浆料用水量仅75~85k g)㊁大流动性(灌浆料初始流动度大于290mm)㊁早强高强(1d 抗压强度大于50M P a)㊁高最终强度(28d抗压强度大于120M P a)㊁微膨胀性㊁抗腐蚀性㊁高抗氯离子渗透性㊁高抗冻性㊁高抗疲劳性能等特点㊂本研究形成的海上风电灌浆料产品及灌浆连接核心技术促进我国海上风电施工技术进步,引领国内海上风电灌浆技术发展㊂参考文献[1] G a e t a n o G a u d i o s i.O f f s h o r e w i n d e n e r g y p r o s p e c t s[J].R e n e w a b l eE n e r g y,1999,16(1/2/3/4):828-834. 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海上风电五桩导管架基础灌浆连接施工关键技术分析
海上风电五桩导管架基础灌浆连接施工关键技术分析
李成
【期刊名称】《港工技术与管理》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】导管架基础是一种常见的海上风电基础,导管架基础与钢管桩之间通过高强度灌浆料连接后固定于海底",能有效提高支撑结构刚度,适用于大容量风电基础。
本文依托如东H3号海上风电五桩导管架基础施工工艺,结合现场灌浆材料选用、设备选型及灌浆质量控制研究,验证了该海域内五桩导管架基础灌浆连接的可行性,系统地总结了五桩导管架基础灌浆连接施工关键技术。
【总页数】5页(P20-23)
【作者】李成
【作者单位】中交港湾(上海)科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV5
【相关文献】
1.海上风电桩基础与导管架灌浆连接段的ANSYS分析
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导管架在外海深水风机基础中的应用
导管架在外海深水风机基础中的应用随着可再生能源的开发和利用的推进，风力发电已成为最具潜力的清洁能源之一。
近年来，海上风电作为一种具有较大发展潜力的风电形式，受到越来越多的关注和研究。
而为了确保风电设备的稳定与安全，导管架在海上风电基础建设中发挥着至关重要的作用。
导管架是指在深海床上安装导管，并通过导管与海床下的风机基础相连接。
导管架一般由管道（钢管或塑料管）、支架、浮力器、接头等组成。
导管架不仅可以固定海上风机的基础，还可以在沉积物薄或直接铺设在石头上的海床上提供稳固的支撑。
它还能够起到保护海床的作用，防止人为损坏。
而导管架在海上风电基础中的应用，主要有以下几个方面的优势：1. 提高风机的稳定性和可靠性。
导管架可以连接风机和海底沉积物，使得风机具有更稳定的支撑点，从而提高其稳定性和可靠性，保证发电系统的稳定运行。
2. 节省建设成本。
相较于传统的海上风电基础结构，导管架可以减少桩和基础的使用，从而大大节省了建设成本。
3. 方便运输和安装。
导管架可以分段制造并在陆地上组装就绪，然后通过水上运输被带到海上位置进行安装。
而且安装非常简单，只需要将其放置在水底即可。
4. 能够适应不同的海床厚度和地形。
因为导管架可以放置在任意的海床上，不同的海地形和地形高低都可以适应不同的海床深度，从而更好地满足风能资源的开发利用。
5. 降低环境污染和人为损伤。
导管架与海床连接处设置有挡泥板或管子，避免沉积物被溢出，降低海洋生态系统受到污染的风险。
另外，它还能够避免海底设备受到人为损伤。
在海上风电项目中，导管架是确保风机基础安全稳定的关键之一。
不仅如此，它还能够最大程度地优化海上风电系统建设方案，从而促进风能资源的有效开发和利用。
随着科技的不断进步和市场需要的不断扩大，相信导管架在海上风电项目中的应用会越发普及。
海上风电场导管架与钢管桩灌浆连接施工
蔓垦 ｆ！！ ：§迭兰亘
ＥＬ（＋）１１．７平 台 梁 顶 面
三 向 振 动 加 速 度 仪 三 向振 动加 速 度仪
夏至 ｆ＝！！： 壁堕 灌 浆 连 接
静 力 水 准 仪
Ａ —Ａ
图 ｌ 风 机 基 础 立 面 图
尺 寸 单 位 ：ｍｍ 标 高 单 位 ：ｍ
２．１ 导 管架 连接 施工 技术 参 数 （１）钢管桩 ：外径 ２ ２００ ｍｍ，壁厚 ５０ ｍｍ， 内径 ２ １００ ｍｍ ： （２）导管架 内插式支腿 ：外径 １ ８００ ｍｍ ； （３） 环 形 空 间 间 距 ：１５０ｍｍ ； （４）理论 灌浆 高 度 ：４ １００ ｒ ａｉｎ； （５）在 钢管 桩 内壁及 导管 架 内插 式 支腿 外 壁均设 有 剪切键 ： （６）导 管架 内插 式支 腿顶 部 及底 部各 设 置 一套 导 向系统 ．见 图 ２。
波 浪等 自然 条件 约 束较 大 ，又 处 于热 带 风暴 和 台风 频发 区域 ，施 工环 境 恶 劣 ，全 年 可 作业 天数 不 到一 半 。工 程所 处 的伶 仃洋 海 域 临 近 风 电场 周边 有 多条 航道 、锚 地 ，对 海上 施 工组 织 、船舶 管 理 、海 域 安全 管理 等 有 着较 高 的要 求 ，施工 风 险大 。
３．２ 地 质条 件 的特 点 场 址表 层 为饱 和 、流 塑状 的淤泥 及 淤 泥 质 层 ，土 层 厚 度 大 、性 能 较 差 ，在 沉 桩 作 业 时 要控 制 好稳 桩 的入 土深度 ：对 于导 管架 ，要在 灌浆 前 做好 柱腿 与 钢管 桩环 形 空 间 的清 洗 ＿ Ｔ 作 。场址 底部 岩层 起 伏变 化较 大 ，临 近 岛屿 区 域覆 盖。风机 基础 钢 管桩 需要 穿 过 密实 的 层 中 粗砂 层 ，进人 到 风化 花 岗岩 层 ，钢 管桩 沉 桩 阻 力较 大 。 ３．３ 资源 协调 工 作量 大
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海上风电机组导管架基础水下灌浆技术应用分析
作者：冯勇
来源：《山东工业技术》2017年第17期
摘要：我国是一个资源消耗大国，对于电力资源需求极为庞大。
在资源需求和环境保护的压力下，寻找电力资源的目光瞄向了风力发电。
我国的海上风力资源充足，建立起了海上风电机组，进行风力发电已是一种必然趋势。
在海上建立发电机组需要用到导管架基础水下灌浆技术，导管架基础需要能够承受风电机组设备的长期动力荷载，这就要求导管架基础灌浆具备高强度、高抗疲劳、高抗离析等性能。
面对不同的海域情况，又要进行区别对待，我们因此对海上风电机组导管架基础水下灌浆技术进行研究分析。
关键词：海上风电机组；导管架基础；水下灌浆技术
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.17.152
0 引言
随着科技的不断发展，人们对于能源的需求也是越来越大。
在使用水力、燃煤和核能发电的同时，风力发电也相对应用而生。
我国的辽阔海域上风力资源充足，建立起海上发电机组，可以为沿海城市提供电能。
海上风力发电机组建立在海上，基础形式大多为桩式基础，桩式基础又可以分为单桩基础，多桩导管架基础等形式。
这些基础都建立在海水中，我们使用的是先进的水下灌浆技术，然而不同的海域条件还会对技术有不同的要求。
一些复杂的海域条件，会导致水下灌浆难度提升，对海上风电机组基础的支撑结构安装起到不良影响。
在这里我们对导管架基础水下灌浆技术进行研究。
1 导管架基础结构
导管架基础是一种应用较为广泛的海上风电机组，具有重量轻、地理条件适应性好和稳定性极佳等优点，在较深海域也可以广泛应用。
导管架结构是一种钢制框架结构，主要分为过渡段和导管架基础。
导管架基础一般分为先打桩导管架和后打桩导管架两种结构形式。
先打桩导管架是在海底先做出固定模架，然后打入四根呈正方形分布的钢管桩，然后再进行整体吊装，之后进行水下灌浆，连接并固定钢管桩和导管架基础。
另外的后打桩导管架则是在导管架的支腿底部安置桩靴，在导管架吊装结束后，钢管桩通过桩靴打入海底，在进行水下灌浆连接起来。
2 导管架基础水下灌浆材料
灌浆使用的灌浆材料可以是普通混凝土浆，也可以是高强灌浆料。
但是为了追求更高的质量，海上风电机组导管架基础水下灌浆使用的高强灌浆料。
高强灌浆料是一种具有收缩补偿性的水泥类灌浆，可以通过与水混合，从而形成质地均匀、可流动和容易泵送的灌浆料。
高强灌浆料具有流动性大、抗离析性强、稳定性高、高最终强度、高抗疲劳和低水化热等优点，这些优点可以保证泵送时不会出现堵塞，浆体不会被冲散，可以进行长距离合和大强度的泵送。
灌浆料的性能对于海上风电机组基础的使用寿命具有很大的影响。
针对不同的使用条件，性能会出现对应的变化，使用时还需要进行相应的调整。
3 导管架基础及连接段水下灌浆技术
3.1 导管架基础灌浆
导管架基础因其分为先桩法导管架和后桩法导管架，灌浆方式也略有不同，在不同的连接段要采用不同的方法。
导管架基础灌浆是为了将导管架基础与钢管桩更好的连接在一起，是导管架基础与钢管桩之间力传导的重要连接方式。
导管架基础灌浆的灌浆连接的地方都在海底，不能做到短周期性的检查，这就要求施工质量更为高效，不过这个问题可以采取有效的防护措施来提高施工质量，相应的减少了检查的次数。
3.2 先桩法导管架连接段灌浆
先桩法导管架基础的灌浆管线和灌浆孔一般在导管架腿柱上，在外部的钢管桩和内部的导管架腿柱之间的环形空间中灌注灌浆料。
导管架基础连接段灌浆还要尽量避免往复循环荷载造成开裂，在连接段的最底部往上到一半的弹性长度范围，弯矩影响不大，连接处最顶端往下到一半弹性长度范围，弯矩影响较大，剪力键最好不要布置在这个区域。
3.3 后桩法导管架连接段灌浆
后桩法导管架连接段里需要注意的是，最底部往上到一半的弹性长度范围，弯矩影响较大，连接处最顶端往下到一半弹性长度范围，弯矩影响较小。
为了避免引起初始裂纹，剪力键最好不要布置在弯矩影响较大的区域。
4 结语
我国是一个人口众多的国家，资源消耗也是极为严重，在资源和环境的双重压力下，新型节能能源的使用已经越来越为人们所重视。
风力发电作为一种环保的能源使用方式，在很多风力资源充足的国家已经有所建设，我国也建立起了风力发电机组，新疆的戈壁上可以看到发电机组的身影，在海上，也可以看到有发电机组的存在。
海上发电机组需要从海底建立起基础，对发电机组起到支撑的作用。
在海底建立起的发电机组基础多为导管组基础，导管组基础通过水下灌浆技术，将导管架基础和钢管桩连接起来，为发电机组提供了稳固的支撑作用。
导管架水下灌浆的质量直接影响着导管架的整体性能，对于施工技术要求非常严格。
导管架水下灌浆
技术具有灌浆质量较好，施工较为快捷等优点，在海域较深的区域中的基础建设具有较为广泛的应用。
参考文献：
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[2]仲伟秋，麻晔，杨礼东等.海上风电桩基础与导管架灌浆连接段的 ANSYS 分析[J].沈阳建筑大学学报：自然科学版，2012，28（04）：663-669.
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作者简介：冯勇（1978-），男，江苏南通人，大专，工程师，研究方向：建筑工程。